异构网络融合系统级仿真平台构建及关键算法研究

摘要

随着无线通信技术的迅猛发展，支持不同接入技术的无线网络交叠覆盖在一起，为用户提供了异构的网络环境。使任何用户在任何时间任何地点都能获得具有服务质量(QoS，Quality of Service)保证的服务，同时提高网络的通信容量是异构网络融合必须考虑并解决的关键问题。异构网络融合中具有QoS保证的关键技术主要包括呼叫接入控制(CAC，Call Admission Control)算法、垂直切换(VH，Vertical Handoff)算法和网络选择(NS，Network Selection)算法等无线资源管理算法，而各种算法的性能最好能通过仿真平台来进行评价。
　　 本学位论文的主要工作是在OPNET上搭建通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)和无线局域网(WLAN,Wireless Local Area Network)这两种网络相融合的系统级仿真平台，研究UMTS/WLAN融合网络中的呼叫接入控制算法，提出了一种考虑移动速度和业务类型等多种因素的混合呼叫接入控制算法，并在仿真平台上验证。
　　 论文首先简要介绍UMTS网络和WLAN网络的系统结构、媒体访问控制(MAC，Media Access Control)层和物理(Physical)层的关键技术以及UMTS/WLAN的融合结构，并概述了异构无线网络中的无线资源管理策略。其次论述OPNET仿真软件及其中的UMTS库和WLAN库的关键模块，在此基础上，给出UMTS/WLAN融合系统级仿真平台的设计思路及整体架构。接着讨论仿真平台的搭建，结合UMTS和WLAN网络的用户终端(UE，User Equipment)，研制了一个双模用户终端(UWE，UMTS&WLAN Equipment)和一个称之为UW_AP的增强型WLAN接入点(AP，Access Point)，其中UWE可以选择通过UMTS的Node-B或者WLAN的UW_AP接入到网络。然后对UWE和UW_AP两个关键模块的实现进行详细阐述，对异构网络中现存的呼叫接入控制算法进行深入研究，并对现存算法的优缺点进行比较。通过分析，提出一种基于移动速度和业务类型的混合呼叫接入控制算法，在仿真平台上测试算法的性能。仿真结果表明，本文提出的呼叫接入控制算法能较有效地降低阻塞率和端到端时延，提高系统的性能。